Cinque ragioni per cui la stampa 3D a metallo è già grande e lo sarà sempre di più

La gente si chiede se e quando la stampa 3D diventerà un metodo di produzione di massa. Per quanto riguarda la plastica, non è chiaro. Per i metalli, invece, è una storia totalmente diversa: sta già accadendo. Le tecnologie di stampa 3D a metallo si stanno evolvendo rapidamente, incrementando costantemente le loro capacità in fatto di dimensioni e velocità. Una delle ragioni per questo è l’intensa competizione, sia tra diverse tecnologie sia tra diversi approcci alla stessa tecnologia. E non è l’unico driver.

COMPETIZIONE INTENSA

La tecnologia principale nel settore industriale della stampa 3D a metallo è, a oggi, la fusione a letto di polvere. Ci sono otto player (e mezzo) attualmente sul mercato che offrono questa tecnologia e uno (e mezzo) che sta entrando ora. In tutto quindi ci sono 10 aziende attive nel settore. Il “mezzo” è il gigante tedesco produttore di metalli Trumpf che è entrato nel mercato con una joint venture con l’italiana Sisma, che già produce una delle stampanti 3D più avanzate per i metalli preziosi. Queste due aziende si aggiungono a quattro altre aziende tedesche: due sono i leader di mercato EOS e Concept Laser, seguiti da SLM Solutions e la più piccola Realizer.

Nel Regno Unito il gigante della manifattura Renishaw offre una gamma di stampanti 3D SLM molto specifiche. C’è un’azienda in USA, la 3D Systems, che offre stampanti 3D a metallo attraverso la sua acquisizione della francese Phenix. Il nuovo attore appena entrato nel mercato è l’olandese Additive Industries, mentre c’è una sola azienda che ha intrapreso un approccio diverso: la svedese Arcam Metals, con la sua tecnologia di fusione a fascio di elettroni (EBM – Electron Beam Melting). Questo significa che tutte queste aziende provenienti da alcune delle nazioni più industrializzate del mondo, stanno lottando per offrire macchine migliori e più automatizzate. La parte sorprendente è che non riescano ancora a soddisfare la domanda. Un altro colosso, Aero Sud in Sudafrica, entrerà a breve nel mercato con la più grande stampante 3D a fusione di letto di metallo mai costruita.

TECNOLOGIE DIFFERENTI

Oltre a questo ci sono altri approcci tecnologici che stanno cercando spazio. Per esempio la tecnologia binder jetting proposta da ExOne e Digital Metals. Sebbene il binder jetting abbia bisogno di lavorazioni post processo possono fare cose che la fusione a letto di polvere non potrebbe. Nel caso di Digital Metals può creare dettagli microscopici e alcune delle pareti più sottili possibili col metallo. Nel caso di ExOne si possono realizzare parti decisamente grandi a costi contenuti, anche grazie alla sua recente collaborazione con il produttore di polveri Puris. Non finisce qui, perché l’israeliana XJet sta per lanciare una macchina in grado di utilizzare nanoparticelle metalliche. Questo aprirà possibilità mai viste per pareti sottili, alti dettagli, finiture lisce e parti completamente dense che in futuro potranno essere stampate in 3D anche con materiali multipli.

INDUSTRIE INTERESSATE

Tuttavia tutto questo non importerebbe se non ci fosse una forte richiesta, come i pionieri del settore sanno molto bene. La richiesta ora esiste perché l’industria aerospaziale è pronta per implementarla e l’industria automobilistica lo sarà in un paio di anni. Non per la prototipazione ma per la produzione reale e la ragione è che le parti additive fatte in metallo hanno proprietà comparabili alle parti prodotte tradizionalmente, con l’aggiunta di tutte le nuove possibilità geometriche. Nell’ industria aerospaziale l’uso dell’ottimizzazione topologica e della progettazione generativa diventerà un must per soddisfare i requisiti ambientali di domani. Anche senza contare la forte domanda – spesso top secret – dell’industria della difesa, l’adozione della manifattura additiva è in piena espansione.

GRANDI DEPOSIZIONI

Un’altra tecnologia che può essere considerata come manifattura additiva è in forte espansione: stiamo parlando della Deposizione a Energia Diretta (Directed Energy Deposition) conosciuta anche come placcatura laser o laser cladding. È un tipo di deposizione a metallo e perciò ha alcune limitazioni geometriche, ma in ogni caso può depositare grandi quantità di materiali in breve tempo, il che significa che è veloce. Inoltre può essere integrata in sistemi robotici multi-strumentali. Giganti come DMG Mori e Trumpf, i cui ricavi annui quasi equivalgono quelli dell’intero settore industriale della stampa 3D, stanno cominciando a spingere seriamente questa tecnologia a base di polveri metalliche.

FABBRICHE AUTOMATIZZATE

Questo argomento lo abbiamo già trattato (trovate tutto a questo link): i grandi produttori sistampanti 3D stanno lavorando per automatizzare sempre di più il processo produttivo, facendo in modo che i tempi di stampa diventino comunque un concetto relativo. Come ha spiegato Peter Sanders di Airbus, se davvero inizieremo a stampare tonnellate di polveri metalliche in 3D, l’automatizzazione sarà necessaria. Resta solo da capire chi fornirà tutte queste polveri.